형상비 4.5인 축소모형 원형기둥 실험체 8개를 제작하여 일정한 축력 하에서 반복횡하중을 가력하는 실험을 수행하였다. 실험체의 주요변수는 횡방향철근비, 축방향철근비 (2.017%, 3.161%), 축력비 (0, 0.07, 0.15)이다. 모든 실험체의 횡방향 나선철근 체적비는 소성힌지 구간에서 0.3352~0.8938%의 값을 갖는다. 이 값은 도로교설계기준에서 요구하는 최소 심부구속철근 요구량의 39.7~122.3%에 해당하며, 이는 내진설계가 되지 않은 기존 교각이나 내진설계개념으로 설계되는 교각을 나타낸다. 본 연구의 최종목적은 실험적 기초자료의 제공과 함께 성능단계별 균열, 철근의 항복, 파단 등 정량적 수치와 경향을 제공하기 위한 것이다. 본 논문에서는 실험결과를 통해 분석된 실험변수에 따른 교각의 파괴거동, 강도저감거동, 변위연성도에 대해 중점적으로 기술하였다.

이 연구에서는 횡보강근의 배근형상에 따른 철근콘크리트 기둥의 휨 연성을 평가하였다. 이를 위하여 총 8체의 철근콘크리트 기둥 실험체를 휨 실험하였다. 실험변수는 횡보강근의 배근형상과 항복강도 및 횡보강근량으로 하였다. 실험체는 250×250mm 단면을 가지도록 계획하였으며, 휨 파괴를 유도하기 위하여 전단경간비를 4.1로 계획하였다. 이 실험에서는 일정한 축하중과 함께 반복 횡하중을 실험체에 가력하였다. 실험결과, 제안된 횡보강근 배근형상을 가지는 실험체가 기존 띠철근을 가지는 실험체보다 더 높은 연성과 에너지 소산 능력을 나타냄을 확인할 수 있었다.

This paper presents a structural analysis method for moment-rotation capacity evaluation of press-braked steel girders and its application. The material-properties may be affected significantly due to the press-braking manufacture. Since strain-hardening induced by press-braking generally reduces the moment-rotation capacity, such the effects have to be thoroughly reviewed. The effects of the cold-working on the material properties, geometric imperfections and residual stresses were properly included into the analytical modeling. A series of nonlinear analyses were conducted for the Z-section girder models with the SM490 steel plates of 24mm thickness by using the Newton-Raphson method and the modified Riks method provided by the ABAQUS.

By thermal-structural coupled stress analysis, the equivalent stress and total deformation of girder under the influence of the temperature of the liquid within pipeline of pipe-rack structure is studied. Firstly, steady-state thermal analysis is carried out using a commercial software. Then, to perform a thermal-structural coupled stress solution, structural analysis is linked to the thermal model at the Solution level. The simulation results showed that the stress ratio that considers the pipe’s temperature for thermal-structural coupled stress analysis is higher than the stress ratio that consider only the pipe’s weight for structural analysis. The thermal stress caused by temperature convection is found to be influential on the pipe rack structure.

플로팅 함체의 강성변화가 상부 철골모멘트연성골조에 미치는 영향을 확인하기 위해 함체의 높이를 1.5m, 2.0m, 2.5m로 변화시키면서 파랑하중 3초에서 15초에 대하여 동적 유체 해석과 그에 따른 파력을 산정하고 정적 구조 해석을 수행하였다. 해석결과, RAO-피치와 상부 골조의 모멘트 증가량이 선형적인 관계이고 함체의 곡률이 구조물의 강성과 반비례함을 확인하였다. 이러한 선형적 결과를 종합하여, 임의의 함체에 대한 상부골조의 해석 결과를 이용하여 함체 높이가 다른 경우에도 상부 골조의 모멘트를 추정하는 절차를 제안하였으며, 추정결과가 해석결과와 상당히 잘 일치함을 확인하였다.

원형 강합성 중공 철근 콘크리트 기둥은 중공 철근 콘크리트 기둥의 내부에 튜브를 보강하여 코어 콘크리트를 3축 구속 상태를 만들어 주어 강도, 강성, 연성도를 향상 시킨 매우 성능이 우수한 기둥이다. 본 기둥을 교량의 하부구조에 적용하기 위해서는 횡방향 철근량 및 종방향 철근량의 기준을 제시하는 것이 필요하다. 교각에서는 횡방향 하중에 저항하기 위하여 소성힌지 부분에 심부 구속 횡방향 철근을 배근하여 구속 효과를 증대시키고 있다. 이것은 심부 구속 횡방향 철근 배근을 통하여 교각에 필요한 강성 및 연성을 확보하여 내진성능을 향상 시킨다. 철근 콘크리트 기둥의 심부 구속 횡방향 철근량을 산정하는 방법은 국내의 도로교 설계 기준과 국외의 대다수 설계 기준이 동일하다. 이 설계식을 원형 강합성 중공 철근 콘크리트 기둥에 적용하기에는 그 구성 요소가 상이하고 거동 특성이 다르기 때문에 새로운 방법이 적용되어야 할 것으로 판단된다. 본 연구에서는 현행 기준을 적용하였을 때를 분석하였고 이때에 연성도에 영향을 미치는 인자를 도출한 후 이를 이용하여 합리적인 수정식을 제안하였다.

강재 후판을 이용한 구조부재 제작 시에 절곡에 의해 제작하면 후판의 절단 및 용접 과정을 줄일 수 있어 보다 경제적일 수 있지만, 상세한 제작기준이나 검토 방안이 명확히 제시되어 있지 않아 실현되지 못하고 있는 실정이다. 재료의 변형경화로 인해 절곡부의 연신율과 인성이 저하되기 때문에, 절곡에 의한 제작방식은 이러한 영향이 상대적으로 낮은 8mm 이내의 박판에 대해 적용되어 왔다. 국내외 제작기준에서는 냉간 휨가공 시의 절곡내경-판두께비(ri/t)를 제한하고 있으며, 주로 충격인성에 의해 관련 규준들이 제시되고 있다. 절곡 제작된 부재가 휨을 받는 구조부재로써 활용되기 위해서는 충분한 휨연성을 확보하는지 검토되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 절곡 시편에서 표준시험을 통해 획득한 비탄성 응력-변형율 특성을 고려한 3차원 비선형 유한요소 해석을 수행하였다. 판 두께 24mm의 교량 구조용 압연 강재인 HSB500을 절곡내경-판두께비 5로 절곡한 U형 단면 보의 비탄성 휨거동을 해석적으로 평가하였고, 이 때 웨브 높이가 연성거동에 상당한 영향을 주는 것으로 보여진다. 향후 실 구조물 규모의 실험을 통해 검증된 해석적 모형을 이용하여 다양한 단면제원에 대한 성능평가 연구를 효과적으로 수행할 수 있을 것으로 사료된다.

잠정적으로 결정된 SMART Highway 상위등급 충돌조건(900kg의 승용차가 120km/h의 속도와 20°의 각도로 충돌하는 조건과 14000kg의 트럭이 85km/h의 속도와 15°의 각도로 충돌하는 조건)에 대한 종방향 연성 배리어의 개발을 위하여 예비설계, 상세설계, 그리고 실물 충돌시험이 수행되었다. 상세설계에는 소형차와 대형차 충돌조건에 대하여 효과적으로 종방향 연성 배리어를 개발하기 위해서 차량 속도-시간 이력이 이용되었다. 차량 종방향 속도-시간 이력 곡선과 횡방향 속도-시간 이력 곡선의 기울기가 충돌초기의 전반 부분에서 가능한 증가되고 THIV 발생시간 전후의 시간구간인 후반 부분에서 감소될 수 있도록 연성 배리어의 설계가 이루어 질 때 연성 배리어의 설계를 주로 좌우하는 THIV가 효과적으로 감소될 수 있었다. 이러한 이상적인 차량 속도-시간 이력을 발생시킬 가능성이 있는 다양한 예비설계가 수행되었고 LS-DYNA 프로그램을 이용한 유한요소해석을 통하여 적합한 설계가 결정되었다. 상세설계를 통하여 최종 결정된 배리어는 부분 보강된 원형지주, 3개의 보, 그리고 Slip이 발생할 수 있도록 설계된 Block-Out 등으로 구성되어 있다. 그리고 지주 간격은 2.5m 이고 모든 구성요소는 구조용 강재로 이루어져 있다. 그리고 최종설계에 대한 실물차량 충돌시험을 통하여 고규격 종방향 연성 배리어의 개발이 완료 되었다.

최근 국내에서도 지진의 발생 가능성이 증가하는 추세이며 교량 및 터널 등의 시설물에 대한 지진과 같은 예상하지 못한 작용하중에 대한 안전성을 강화하고 있다. 특히, 1988년 이전 건설된 도시철도 시설물의 대부분은 내진설계가 반영되지 않아 지진하중에 대해 취약할 수 있으므로, 내진안전성에 대한 검토와 보강이 요구되고 있다. 이 연구에서는 도시철도 개착식 터널의 내진성능 향상을 도모하고자, 구조적 취약부분인 내측 기둥에 내진보강을 위한 새로운 FRP-연성재 적층복합체를 제안하였다. 적층조건에 따른 FRP-연성재 적층복합체에 대한 실험을 통해 재료물성치를 산출하여, 이를 근간으로 수치모델을 작성하였다. 수치해석을 통해 제안된 보강재로 보강된 RC기둥의 내진성능이 증대됨을 알 수 있었다. 또한 섬유보강재의 적층조건 (연성재의 종류, FRP 적층수, 섬유배향각)에 따라 성능 향상의 차이가 있는 것을 확인할 수 있었다.

강섬유보강 자기충전 콘크리트의 휨 성능을 평가하기 위하여 실험을 중심으로 한 연구를 수행하였다. 보 시험체를 만들기 위하여 3종류의 강섬유보강 콘크리트로 7개의 슬래브를 제작하였으며, 일정 기간 양생 후 다이아몬드 날이 달린 절단기로 슬래브를 절단하여 1개의 슬래브 당 5개의 보 시험체를 획득하였다. 각 보 시험체의 하중-처짐 곡선은 변위조절방식을 사용하여 구하였다. 실험 결과, 자기충전 콘크리트는 휨강도 및 연성, 인성지수 등 휨 성능을 평가하는 모든 부분에서 일반 콘크리트보다 양호한 성능을 보여주었다. 결과적으로 다짐이 필요없는 강섬유보강 자기충전 콘크리트는 강섬유보강 콘크리트의 가장 큰 단점인 시공성 저하 문제를 획기적으로 개선할 뿐만 아니라 역학적 성질도 양호하여 향후 토목․건축 분야에서 폭넓게 활용될 수 있을 것으로 생각된다.

FRP는 재료가 가지고 있는 특성 때문에 최근 들어 미국, 일본 등에서 보강 재료로 널리 쓰이고 있으며 우리나라에서도 활발한 연구가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 EBR, NSMR 보강공법을 사용하는 동시에 AFRP의 종류와 보강면적을 다르게 보강하여 각 실험체의 거동과 연성을 평가하였다. 보강면적을 증가시킨 경우가장 큰 하중증가를 보였으나 취성적인 파괴 양상을 띠었으며 미성숙파괴가 일어났다. 공법면에서는 NSMR공법으로 보강하는 것이 더 효율적인 것으로 나타났으며 보강재료 표면의 요철이 연성파괴를 유도하는 것으로 나타났다.

강판부착공법은 철근콘크리트(RC) 보의 전단내력이 부족한 경우에 일반적으로 사용되는 보강공법 중의 하나이다. 그러나, 기존의 solid형 강판보강공법은 강성이 우수한 반면 취성적 부착파괴, 비효율적인 재료량 및 시공성 등의 문제가 알려져 있으며, 띠형 강판보강공법은 제한된 접착면적과 강판의 비일체적 거동 때문에 보강효과가 낮게 되는 단점이 있다. 따라서, 본 연구에서는 이러한 문제점을 개선할 수 있는 Slit형 강판을 사용하여 전단내력을 보강하는 방법을 제시하고 이 공법의 보강효과를 분석하고자 하였다. 전단경간 내에서 수직 Slit형 강판의 폭, 간격 및 두께를 주요 변수로 하는 13개의 시험체를 제작하였으며, 본 연구의 실험결과 및 기존 띠형 강판으로 전단보강된 RC 보의 실험결과를 비교 ･분석하고 Slit형 강판공법의 보강효과를 정량적으로 규명하였다. 실험결과, 기존의 개별적 띠형 전단보강방법에 비하여 일체화된 수직 Slit형 강판으로 보강한 경우에 더 높은 전단내력을 보였으며, 이는 강판과 RC 보의 일체성이 높아지고 강판의 부착면적이 증대되기 때문인 것으로 판단된다.

컨테이너 크레인의 설계 시 적용되는 하중 조건 중에서 풍하중이 가장 중요하게 고려되어지는바, 본 연구는 75m/s의 풍하중이 컨테이너 크레인에 작용 할 때 컨테이너 크레인의 구조적 안정성에 미치는 영향을 보다 정확하게 예측하기 위하여 유동-구조 연성해석을 실시하였다. 컨테이너 크레인에 작용하는 실제 유동현상을 고려하기 위하여 먼저 전산유동해석을 실시하였으며, 이를 통해서 얻어진 풍하중을 구조해석의 하중조건으로 적용하는 유동-구조 연성해석을 통하여 컨테이너 크레인 각 지지점에서의 반력을 도출하고 그 결과를 분석하였다. 사용된 모델은 주변 환경으로 인하여 컨테이너 크레인의 최대 고도가 제한 될 경우 사용되는 관절형 컨테이너 크레인이며 전산유동해석 및 유동-구조 연성해석 프로그램으로는 ANSYS ICEM CFD 10.0과 ANSYS CFX 10.0을 사용하였다.

강판벽체와 뒷채움 지반의 상호작용에 의해 외력을 지지하는 지중강판구조물은 도로 제방의 하부 통·수로 구조물로 널리 사용되고 있다. 해안도로로 사용되는 성토체 내에 통로용 횡단구조물로 설치한 직경 6.25m의 원형단면 지중강판구조물에 대하여 상부 도로의 차량 통행에 의한 활하중 작용시 강판 벽체의 축력과 모멘트 변화를 평가하고, 토목섬유에 의한 강판구조물 상부 지반의 보강효과를 검증하였다. 이를 위하여 실제 구조물을 대상으로 정적 및 동적 차량재하시험을 실시하고, 구조물 내에 발생하는 축력과 모멘트, 그리고 구조물에 작용하는 토압을 계측하였으며 그 결과를 각각 분석하였다. 또한 지오그리드를 이용한 토피부 보강 효과에 대해서도 검증하였다. 차량하중 작용시 강판 부재의 축력은 주로 상부 아치부에서 증가하였으며, 그 최대값은 구조물 정점부 또는 도관 어깨부에서 발생하였다. 모멘트도 상부 아치부를 중심으로 증가하는 형태를 보였으나, 그 크기는 무시할 수 있을 만큼 작았다. 정적차량하중이 가해질 때 토피부에 지오그리드를 포설한 단면에서 계측된 최대축력 증가량은 지오그리드가 설치되지 않은 단면에서 계측된 값의 85∼92%를 나타내어 사하중에 대한 효과 외에 추가적인 축력감소 효과를 확인할 수 있었으나 차량주행시에는 차량하중에 대한 추가적인 보강 효과는 없어짐을 관찰하였다. 동적재하시험을 통해 산정한 충격계수 (DLA)는 토피두께가 0.9m에서 1.5m까지 증가함에 따라 반비례하여 감소하였는데, 그 크기는 CHBDC 방법으로 예측한 값보다 1.2-1.4배 정도 크게 나타났다.